© Альтшуллер Г.С., 1980
СВОДНАЯ КАРТОТЕКА
ПО ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

ВЫПУСК 29

Военная техника развивается особенно быстрыми темпами и применяется в особо сложных условиях. Поэтому в военной технике можно найти яркие примеры технических противоречий и интересные приемы их преодоления.

1401. Из статьи главного маршала авицаии Новикова "Крепла в крыльях боевая мощь":

"Улучшая в старых машинах одни качества, немцы ухудшали другие. Так, Вилли Мессершмит своими же руками испортил самый лучший истребитель немецких ВВС - Ме109. Не найдя, что противопоставить нашим новым "яковлевым" и "лавочкиным", имевшим неоспоримые преимущества над всеми модификациями Ме-109 и ФВ-190, он стал увеличивать бронезащиту, огневую мощь и скорость машины. Но так как эти улучшения шли за счет увеличения веса, то Ме-109 в конце из легкого фронтового истребителя превратился в тяжелый. Получив несколько большую скорость, более мощное бортовое оружие и лучшую бронезащиту, он потерял прежнюю маневренность и не приобрел никаких преимуществ над советскими истребителями...

Понимая уже, что экономика Германии не выдерживает затянувшегося давления страшных перегрузок войны, а время неумолимо работает против третьего рейха, гитлеровские авиаконструкторы (под нажимом сверху) занялись прожектерством, от которого был один шаг до технического авантюризма, - начали поиски синтетического самолета, совмещающего в себе качества истребителя, бомбардировщика, штурмовика и воздушного разведчика. Но даже при нынешнем уровне науки и техники создание идеального самолета многоцелевого назначения исключается. И немецкие конструкторы не только потерпели провал в этой области, но ухудшили ту технику, что имели.

Наши конструкторы тоже модифицировали свои машины, однако они избрали простой, но самый надежный и верный путь - строго держались целевого назначения боевых самолетов различных типов: ухудшали только те качества, которые позволяли истребителю оставаться только истребителем, бомбардировщику - бомбардировщиком, штурмовику - штурмовиком".

Журнал "Авиация и космонавтика", N 2-1970, стр. 22

1402. Из книги главного маршала танковых войск А. Бабаджаняна "Дороги победы" (Изд. "Млодая гвардия", 1975, стр. 90-91):

"Стремясь угнаться за количественным и качественным ростом советской танковой техники, гитлеровское военное руководство после провала под Сталинградом отказывается от попыток модернизацией имеющихся моделей выйти из кризиса, встает на путь создания новых. Вот и появляются Т-V - "пантера", T-VI - "тигр", самоходка "фердинанд".

Однако Курская битва и последовавшие за ней сражения подтвердили, что немцам так и не удалось добиться превосходства над советскими машинами. В отличие от своих предшественников (T-III и T-IV), новые немецкие танки имели более сильное бронирование и вооружение. Однако резкое увеличение толщины брони привело к чрезмерному увеличению размеров и веса танков, а это, в свою очередь, - к снижению маневренности и повышению уязвимости.

Ошибочное стремление укрыться за броню в ущерб другим качествам еще более проявилось в "королевском тигре" (T-VIB), созданном немцами в 1943 году. Броневая защита его достигала 18 сантиметров, а вес - 68 тонн.

В конце концов немцы создали сверхтяжелый (180 тонн !) танк с двумя пушками (75- и 128-миллиметрового калибра) и броневой защитой в 21 сантиметр.

Гармоничное сочетание всех необходимых боевых качеств оказалось под силу советскому танкостроению. Вскоре после Курской битвы советские танкисты получили самый мощный танк второй мировой войны - ИС-2, созданный конструкторским бюро под руководством Героя Социалистического Труда Ж.Я. Котина. В конструкции его удачно сочеталось сильное вооружение (122-миллиметровая пушка), мощная броня (90-120 миллиметров), подвижность (скрость - 37 километров в час). Гитлеровским танкистам велено было избегать встречных боев с этими машинами, вступать с ними в борьбу только из засад и укрытий.

В том же 1943 году на полях сражений появились также советские танки Т-34-85 с 45-90-миллиметровой броней и 85-миллиметровой пушкой, способной пробить лобовую броню тяжелых гитлеровских танков. Несмотря на некоторое увеличение веса, подвижность и проходимость танка остались примерно прежними".

1403. "Этот самолет ("Хейнкель-100") был очень аэродинамичен и превосходил "Мессершмит-109" по скорости (650 км/ч против 570-580 км/ч). По скорости и маневренности он имел большое преимущество перед всеми истребителями начала второй мировой войны. Но какой ценой было куплено Хейнкелем преимущество в скорости?

Его самолет с двигателем водяного охлаждения был лишен водяных радиаторов нормального типа. Охлаждающая двигатель жидкость проходила через сложную систему пароохладительных устройств, расположенных в двойной обшивке крыльев. Улучшая таким образом аэродинамику самолета, Хейнкель чрезвычайно усложнил его эксплуатацию. В случае даже пулевого прострела крыла самолет был обречен, в то время как другие машины благополучно возвращались из боя с десятком прострелов. Оказалось также, что в зимнее время "Хейнкель-100" не может летать, так как у него замерзнет пароохладительное устройство, расположенное в крыльях. Некоторое количество таких самолетов, посланных на советско-германский фронт, доставило гитлеровцам немало хлопот.

Таким образом, казалось бы, хорошо задуманный самолет с очень высокими летными качествами, имевший как будто серьезные преимущества перед другими истребителями, во время войны оказался совершенно непригодным. А его куда менее быстроходный конкурент "Мессершмит-109" прочно держался на вооружении немецкого воздушного флота с первого до последнего дня войны".

Я.С. Яковлев, "Советские самолеты", изд."Наука", 1979, стр.104.

1404. "Устойчивость самолета, грубо говоря, зависит от расположения центра тяжести и центра аэродинамического давления - той точки приложения равнодействующих сил, которые возникают при встрече воздушного потока с плоскостями крыльев, фюзеляжем и хвостовым оперением. В условиях полета оба этих центра подвижны. Чем дальше они друг от друга, тем больший в этот момент запас устойчивости; при их сближении запас устойчивости, наоборот, уменьшается и, когда он совпадает, становится равным нулю.

Пародокс заключается в том, что чем меньше запас устойчивости, тем легче в управлении машина, но вместе с тем и ближе к тому, чтобы выйти из повиновения, стать неуправляемой".

Г. Берговой "Угол атаки", изд. "Молодая гвардия", 1971 г., стр. 100

Интересно, имеются ли попытки управлять расстоянием между двумя управляемыми центрами?.. Для небольших самолетов это вполне осуществимо.

1405. В книге И. Шелеста "Лечу за мечтой" (изд. "Молодая гвардия", 1972, стр. 158) приведен и прокомментирован эпизод из воспоминаний А. Яковлева:

"Ближний бомбардировщик ББ-22, который испытывал у нас Пауль, был нашумевшим в ту пору самолетом. Летчики шушукались между собой и, толком ничего не зная, сочиняли об этом самолете легенды.

Теперь из книги конструктора Александра Сергеевича Яковлева мы узнаем, что Сталин, беседуя в 1939 году с создателем самолета в Кремле, немало удивлялся, каким это образом удалось при тех же моторах, что и на серийном самолете СБ, получить скорость на сто с лишним километров в час больше.

"Сталин все ходил по кабинету, удивлялся и говорил:

- Чудеса, просто чудеса, это революция в авиации".

( А.С. Яковлев "Цель жизни").

И в самом деле: ББ-22 намного опередил по скорости наши бомардировщики, да и некоторые истребительные самолеты 1939 года. Вместе с тем этот самолет как-то не любят вспоминать, скорее всего потому, что на него возлагали слишком большие боевые надежды, которые в наступившей войне он не в состоянии был оправдать.

А оправдать боевые задачи он не мог, в частности, потому, что скорость на нем была получена за счет других предельно ужатых важных качеств: вооружения, удобства работы экипажа, оборудования, маневренности, дальности и продолжительности полета. Так что чудес, о которых говорил Сталин, для таких специалистов, как Туполев, Петляков, Мясишев, Бартини, да и Поликарпов, конечно, в этих рекордных достижениях и не было..."

Широкое применение получили другие самолеты (Пе-2 и Ту-2): "Эти самолеты имели скорость примерно такую же, какую удалось впервые получить на ББ-22, но Пе-2 и Ту-2 были уже прекрасно вооружены пушками и крупнокалиберными пулеметами, имели бронеспинки, обладали необходимой дальностью и продолжительностью полета..."

1406. Из книги генерал-майора инженерно-технической службы А.Л. Шепелева "В небе и на земле" (Воениздат, 1974, стр. 42):

"Стремясь придать машине совершенную аэродинамическую форму и добиться увеличения ее скорости, самолетостроители постарались "зализать" все выступающие детали. В принципе они приняли верное решение, но кое-где переборщили. Закрыв двигатель где надо и где не надо дефлекторами, они тем самым усложнили авиаспециалистам доступ к некоторым агрегатам. И те просмотрели серьезный дефект - выпадение анкерной силовой шпильки и, как следствие, свинчивание гайки. Первым его обнаружил техник А. Николаев. Но при осмотре остальных машин выявилось, что он носит массовый характер. Не дожидаясь особого разрешения, мы сняли все ненужные дефлекторы. Это позволило улучшить стартовый осмотр самолетов, внимательнее следить за состоянием анкерных болтов, своевременно подтягивать гайки, если возникла такая необходимость".

1407. "Крылья АНТ-25 отличались еще одной важной особенностью: органической частью их конструкции стали клепаные бензиновые баки, длиной по 7 метров. Баки располагались вдоль всего крыла и делали его более прочным.

Во время полета крыло тяжело нагруженного самолета испытывает большие напряжения от поддерживающих его аэродинамических сил - они направлены снизу вверх, в то время как сила тяжести баков с горючим направлена сверху вниз, и, таким образом, происходит разгрузка крыла. Туполев "столкнул" одну силу с другой, что и позволило снизить вес крыла".

Е. Рябчиков, А. Магид "Становление", изд. "Знание", М., 1978, стр. 160.

1408. Из книги И. Чутко "Красные самолеты" (Политиздат, 1979, стр. 44) - об авиаконструкторе Бартини:

"Наивыгоднейшую комбинацию свойств давали хромомолибденовые и нержавеющие стали.

Но сваривать их надо было по-разному. Нержавеющую - быстро, коротким электрическим "ударом" большой силы, иначе, если процесс чуть-чуть затягивался, из капли раствора успевали выпасть некоторые вещества, делающие сталь нержавеющей, и в сварном шве она становилась обычной. А хромомолибденовую надо было, наоборот, варить медленно, слабым током, дающим сравнительно низкую температуру, иначе перегревается сварная точка, быстро охлаждаясь на воздухе, перекаливалась, делалась хрупкой, и шов рвался. Противоположные требования делали эти режимы сварки несовместимыми.

...Бартини и инженер Сергей Михайлович Попов разработали новую технологию: сначала давали сильный, но такой короткий ток, что хромомолибденовая сталь не успевала прогреться, а затем через реостат снижали его до температуры, при которой из нержавеющей стали вещества не выпадали. И в итоге нержавеющая и хромомолибденовая стали сваривались без внедрения в эту технологию каких-либо открытий".

Хороший пример на преодоление ФП разделением противоречивых требований во времени.

1409. Пожалуй, Бартини четче других авиаконструкторов чувствовал необходимость видеть и преодолевать противоречия. В книге И. Чутко (стр. 112) приведены строки из одной работы Бартини:

"При решении поставленной задачи необходимо установить сколь возможно компактную факторгруппу сильной связи, определить факторы, которые играют решающую роль в рассматриваемом вопросе, определив все второстепенные элементы. После этого надо сформулировать наиболее контрастное противоречие "ИЛИ-ИЛИ", противоположность, исключающую решение задачи... Решение надо искать в логической композиции тождества противоположностей... "И-И".

И Чутко так комментирует:

"То есть, во всяком случае в ответственных ситуациях, к которым относится большинство авиаконструкторских, надо выбирать не крайние решения "ИЛИ-ИЛИ", одинаково неприемлемые (разве что для рекордов приемлемые: для рекорда только скорости или только высоты, или только дальности и т.д., поскольку в них максимально улучшается один какой-либо показатель машины, в ущерб всем остальным), - а "И-И" ..."

1410. Из книги И. Шелеста "Лечу за мечтой" (изд. "Молодая гвардия", 1973, стр. 232) - любопытный пример использования приема 17 (выход из данной плоскости):

"- А ты не слышал, как Петр Прокофьевич установил в ангаре в два раза больше бомбардировщиков ИЛ-28, чем их можно было поместить туда теоретически? - посмотрел на меня интригующе Марк.

Я об этом не слыхал и проявил на лице живейший интерес. - О, это удивительная история, - продолжал очень довольный собеседник.

- Понимаешь ли, если вычертить на картонке самолетики в масштабе и вырезать их, затем попытаться, комбинируя, как угодно разместить макетики на соответствующей в масштабе площади ангара, то могло получиться, что в самом лучшем случае в ангаре поместятся двенадцать самолетов. А тут у нас была как раз "полундра" с приемкой, требовались энергичные доработки многих машин, дело было то ли осенью, то ли зимой, и на открытом воздухе проделать это было невозможно. Словом, позарез требовалось установить побольше самолетов в ангар. И над этим у нас мудрили все, вплоть до начальника института. А тут прикатил сам министр, ходил злой - не подойти...

Да, кто-нибудь и сдрейфил, не подошел, только не Петр Прокофьевич. Он подошел к министру и говорит:

"Васильич, дашь на бригаду десять тысяч рублей, - это было еще до денежной реформы, - если мы установим двадцать четыре ИЛа?"

Дементьев взглянул на стоящих рядом работников серийного завода. Те переглянулись снисходительно, мол-де, чепуха!

"А как ты, Петр Прокофьевич, это сделайшь?" - спросил министр.

"Сделаем... Будут деньги?"

"Будут".

"Как будут? По ведомости или сразу тут?"

"Сразу", - сказал министр.

"Не обманешь, Васильевич?" - не унимался бригадир.

Дементьев приложил руку к сердцу:

"Что ты, Петр Прокопьевич!"

Полчаса потребовалось для установки первого ряда машин.

По договоренности с механниками - те, плуты, конечно, все уже знали - на левых стойках шасси ИЛов было спущено давление, и они просели; крылья накренились, и получилось так, что крыло следующей машины перекрывало наполовину крыло предыдущей, и так далее.

Дементьев посмотрел на это действие, подозвал порученца и отправил его тут же на своем автомоболе в министерство с запиской прислать ему лично и немедленно десять тысяч рублей".

1411. Сходный прием - в других условиях:

"В середине июля через Халкин-Гол было всего две переправы, в том числе колейный мост, построенный саперами 12-й танковой бригады еще в мае.

В ночь на 25 июля был наведен понтонный мост. Однако уже через три дня часть его была затоплена в результате обстрела японской артиллерией. Тогда приняли оригинальное решение: затопить его весь. Понтоны сели на дно, и вода проходила на 30-40 сантиметров выше настила. Перправы по нему осуществляли вначале только ночью, и японцы долгое время считали этот мост недействующим и выведенным из строя. Находчивость советских саперов дала возможность бесперебойно перебрасывать войска, боевую технику, боеприпасы и продовольствие на восточный берег".

М. Новиков "Победа на Халкин-Голе", Политиздат, 1971, стр. 75

1412. Эпизод из обороны острова Эзель, на котором в первые месяцы войны базировались дальние бомбардировщики ДБ-3, летавшие бомбить Берлин:

"Тридцать пять суток продолжалась боевая работа дальних бомбардировщиков. За это время фашистская агентура, засланная на остров, не раз пыталась навести "юнкерсы" на стоянки наших ДБ-3.

В одну из ночей с постов ВНОС начали поступать донесения о подходе к Эзелю самолетов Ю-88. Ночь стояла темная, но безоблачная и звездная. Самолеты шли с разных направлений поодиночке. Характерное завывание их моторов слышалось все ближе и ближе.

Вдруг от хутора, где стояли два ДБ-3, взметнулась красная ракета, вслед за ней другая. Такие же ракеты стали взлетать у многих стоянок наших самолетов. Что означали ракеты, бросаемые близ стоянок ДБ-3, всем, находившимся на командном пункте, было ясно. Через несколько минут там будут рваться бомбы врага.

Тогда к генералу обратился майор Боков:

- Товарищ генерал, давайте и мы бросать ракеты!

"Иллюминацию", начатую фашистами, раздвинули далеко за пределы аэродрома. По телефону на все посты, на зенитные батареи, расположенные близ аэродрома, поступило распоряжение: пускать ракеты при приближении "юнкеров", направляя врага в сторону от стоянок наших самолетов.

В ту ночь беспорядочная бомбежка охватила почти весь Эзель. Ни один наш самолет не пострадал".

Григорий Мирошниченко "Ветер Балтики", изд. ДОСААФ, 1972, стр. 53.

Решение, аналогичное тому, которое изложено в рассказе Честертона "Сломанная шпага" (см. карточку 125: "Где умный человек прячет лист? В лесу... Если леса нет, он его сажает".)

1413. Столкновение противоречивых требований в авиации настолько типично, что проявляется даже в авиамоделизме:

"При проектировании задней крышки (двигателя) конструктор стремится увеличить время - сечение процесса всасывания при тех же фазах газораспределения, а также уменьшить потери мощности двигателя, идущие на вращение золотника.

Моделистами спроектировано и опробировано много конструкций задних крышек, но получить ощутимый выигрыш никому не удавалось. Объясняется это тем, что два основных требования, предъявляемых к конструкции задней крышки, находятся в противоречии. Для того, чтобы получить максимальное время - сечение процесса всасывания, диаметр золотника должен быть максимальным, а для снижения потерь мощности на его вращение - минимальным".

С. Жидков "Секреты высоких скоростей кордовых моделей
самолетов", изд. ДОСААФ, 1972, стр. 102.

1414. В N 9 - 1979 г. журнала "Вопросы изобретательства" опубликована статья Овчинникова "Изобретательству - научную методологию". Автор фактически ничего не говорит о ТРИЗ, хотя и знает о его существовании. Интересно, что, говоря о своей личной изобретательской работе, В.Н. Овчинников приводит четкие примеры технических противоречий, т.е. одного из основных исходных пунктов ТРИЗ. Вот строки из другой статьи В.Н. Овчинникова "Некоторые секреты поиска" (ИР, N 9 - 1971, с. 34):

"Исследование процессов, протекающих в механических системах, требует измерения ускорений. Применяемые для этого акселерометры необходимой точности измерений не обеспечивают. Датчик акселерометра обычно представляет комбинацию инерционной массы и упругого звена. Эта комбинация образует систему с определенной частотой собственных колебаний. Обычно избежать возбуждения собственных колебаний датчиков не удается, и это является основным источником погрешностей измерений.

Так у меня сложилась изобретательская задача: создать акселерометр с динамическими свойствами датчика, при которых погрешности, создаваемые его собственными колебаниями, минимальны. Вспоминаю, как потом шла логическая подготовка к поиску.

Я подумал, что погрешности динамического происхождения можно уменьшить, повысив частоту собственных колебаний датчика. Однако это неизбежно снизит его чувствительность. Можно применить для ускорения колебаний жидкостный или электрический демпфер. Но при этом возникает знакопеременная внешняя сила, которая помешает проследить тонкие нюансы быстропротекающего процесса. Так выработались требования к изобретаемому прибору: высокая чувствительность, высокая частота собственных колебаний и такое демпфирование, которое устранило бы влияние внешних сил".

Карточки 1401-1414 - из личной картотеки Г. Альтшуллера.